祥光“雙閃”上升煙道出口粘接控制實踐

董廣剛

(陽谷祥光銅業有限公司,山東陽谷 252327)

祥光“雙閃”上升煙道出口粘接控制實踐

董廣剛

(陽谷祥光銅業有限公司,山東陽谷 252327)

閃速爐上升煙道出口粘接是閃速爐行業共同面對的問題,祥光采用“雙閃”技術,上升煙道出口的結構不同于國內其它閃速爐,尤其是吹煉爐上升煙道出口粘接的控制在國內更是沒有先例。最初的控制采用爆破法,由于缺點較多,嚴重影響閃速爐作業率,后來逐步試驗通過局部過熱的方法控制,通過調整天然氣燃燒量或加入粉煤量消除粘接,通過一年多的試驗證明局部過熱法是解決此問題的最好辦法,大大提高了“雙閃”的作業率。

上升煙道粘接;爆破;局部過熱

1 祥光“雙閃”上升煙道的結構

上升煙道主要是用來將煙氣順利導入余熱鍋爐,并使煙塵盡量沉降到沉淀池中去,減輕余熱鍋爐煙塵粘接問題。祥光“雙閃”上升煙道的設計[1]與目前國內其它閃速爐有所不同,主要特征為:

1.1 熔煉爐上升煙道結構

后端墻為半圓形,殼體半徑約4520mm,殼體高度為5934mm,兩側墻均為圓弧形,其圓弧與后端墻殼體相切;前端墻為傾斜式平墻;爐墻外殼焊有多層托板來承托耐火磚的重量;上升煙道通過4點吊掛將本處所有載荷傳送到其框架上。

熔煉上升煙道共有5個點檢孔,其中正面1個,左右兩側各2個。另外,上升煙道出口與鍋爐連接部左右各有1個點檢孔,最初設計為消除粘接用的爆破孔。上升煙道出口尺寸為3.2m×3.2m。

1.2 吹煉爐上升煙道結構

吹煉爐上升煙道斷面特征與熔煉爐相同,但吹煉爐上升煙道上安裝有多層冷卻銅水套,在側墻、后端墻上設有12層,前端墻上設有9層水平銅水套,側墻鋼殼厚為20mm,高為5439mm,外殼分為13段,各段之間通過法蘭、螺栓連接成一體;上升煙道安裝有6個吊耳,將全部載荷承托在上升煙道的框架上。

吹煉爐上升煙道點檢孔布置與熔煉爐一樣,上升煙道出口尺寸為2.3m×2.3m。

2 “雙閃”爐運行現狀

2.1 熔煉爐運行情況

2.2 吹煉爐運行現狀

吹煉爐自投產以后運行也比較穩定,隨著冰銅磨產能、粗銅口內襯磚在線更換以及本文介紹的上升煙道出口粘接等一系列技術公關項目完成,吹煉爐的作業率大幅提高,平均作業率在92%以上,平均投料量在設計值41t/h左右。但由于吹煉爐鈣基渣對耐火材料的侵蝕[3]作用,吹煉爐渣線以下耐火磚已經侵蝕嚴重,計劃2011年進行冷修更換。

3 “雙閃”爐上升煙道出口粘接及控制、處理

3.1 FSF上升煙道出口粘接及控制

3.1.1 熔煉爐上升煙道粘接狀況

由于“雙閃”的工藝要求,熔煉爐渣溫控制偏高,相應煙氣溫度也偏高,上升煙道出口粘接相對來說長的比較慢,經常在不采取任何措施的情況下能維持4個月左右,但如果入爐混合精礦含雜質較高時,上升煙道的粘接速度迅速加快[4],往往如果不及時采取措施的話,15d左右就會影響爐內負壓,不得不降料甚至停爐處理。

3.1.2 熔煉爐上升煙道粘接的控制

3.1.2.1 爆破法

最初采用爆破法是源于對吹煉爐上升煙道粘接的處理,由于祥光的閃速吹煉爐是國內第一臺,在這方面沒有經驗可尋,肯尼科特猶他冶煉廠采取爆破法消除粘接,根據肯尼科特的經驗對吹煉上升煙道出口粘接進行了爆破,同時對熔煉上升煙道出口粘接也進行爆破處理。

肯尼科特冶煉廠是自己廠有專人負責爆破,通常是一有粘接就爆,這樣掉落在鍋爐灰斗的粘接物形狀較小容易清理,且不會對鍋爐爐管造成損壞;而國內的情況是,爆破要在外面請有專業資質的人員進行,鍋爐下面要做好防護[5],這樣在時間上就會受到很大限制,不可能像肯尼科特那樣做到有粘接就爆破,因此在每次爆破時一般上升煙道出口已經結的無法維持生產再進行,這種情況下在爆破時很難避免有大塊粘接落下,大塊粘接一方面難以清理,勞動強度大的驚人,另一方面很容易將鍋爐爐管砸壞。在最初的爆破前也試圖在爐管內用鋼板做了防護,但大塊的形狀與重量實在是人難以估量,出現過砸壞鍋爐爐管,被迫切換煙氣路線,鍋爐降溫降壓放水進行焊補,這樣就會耽誤很長時間,作業率難以保證。迫切需要另外方法控制消除粘接。

3.1.2.2 局部過熱法

鉆孔彈模計分柔性與鋼性兩種，考慮到本案例測試的對象為高壓水工隧洞圍巖，此次采用鋼性鉆孔彈模計。巖體鋼性鉆孔彈模計測試是利用鉆孔彈模計內置的若干徑向施壓小千斤頂，在孔壁施加一條帶狀徑向壓力，根據壓力與變形對應關系來計算巖體的彈性或變形模量。

眾所周知,上升煙道出口粘接是由于未反應完全的半熔態物料,通過對此區域局部加熱將粘接熔化,粘接就會慢慢消除。

根據其它冶煉廠的經驗,在上升煙道安裝兩個天然氣燒嘴,燃燒風采用壓縮空氣,天然氣流量可以自動調節,而燃燒風的量根據火焰的調節,由于鍋爐側負壓比爐內壓大,盡量使火焰能燒到上升煙道出口并且使天然氣盡量不完全燃燒。這樣一方面是天然氣燃燒產生的熱量對粘接有很好的熔化作用,同時未完成燃燒生成的一氧化碳對上升煙道粘接中的熔點高的氧化物(如四氧化三鐵,熔點1594℃;氧化鋅,熔點1975℃)起到還原作用,降低粘接物的熔點,加快粘接的消除。這種方式在入爐精礦雜質含量不高時效果明顯,一般情況下,粘接物變大后,由于燒嘴的作用,粘接物根部的附著力相對粘接本身的重量而言變小,粘接物就會以大塊的形式脫落,最終落到鍋爐灰斗。但是如果精礦雜質含量偏高,而此時上升煙道燒嘴天然氣量調整不及時,粘接的熔化速度就會低于生長速度,一旦粘接長到一定程度,單存依靠天然氣燒嘴又不能解決,只有采取另外方法來解決。

在上升煙道出口頂部直接加入粉煤。粉煤加入與燃燒天然氣相比,特點在于粉煤能夠直接落入到粘接物上,效率高,而燃燒天然氣受煙氣流向影響較大,效率低。根據粘接的高度調整加入粉煤的粒度、加入速度和加入量,同時配合提高上升煙道天然氣量。一般情況下,在粉煤加入3d以后粘接物就會明顯減少,尤其是粉煤落點處,這時上升煙道出口一般會變成“V”字型,中間形成煙氣通道后在煙氣的作用下粘接物會熔化的更快,7d左右粘接就可以基本消除。

3.2 吹煉爐上升煙道出口粘接及控制

3.2.1 吹煉爐上升煙道出口粘接狀況

由于吹煉爐煙塵性質不同于熔煉爐,煙灰發生率相對偏高,上升煙道出口粘接形成速度比熔煉爐快的多。在投產初期采用爆破法進行消除粘接時,一般吹煉爐20～30d左右爆破一次,維持時間最長的一次是35d,而熔煉爐3～4個月一次。

3.2.2 吹煉爐上升煙道出口粘接的控制

3.2.2.1 爆破法

根據肯尼科特的經驗,吹煉上升煙道出口粘接采用爆破法消除。投產初期吹煉基本上20～30d爆破一次,前面已經提到,爆破時燒炮眼本身工作強度很大,爆破完后大塊的清理更是如此,爆破時大塊脫落還有砸壞鍋爐爐管的危險。每次爆破順利的話從爆破人員到現場,到鍋爐灰斗大塊清理完一般要24h左右。

3.2.2.2 局部過熱法

同熔煉爐一樣,吹煉上升煙道增加兩個天然氣燒嘴,燃燒風也采用壓縮空氣,天然氣流量自動調節,燃燒風的量根據火焰的調節,由于鍋爐側負壓比爐內壓大,盡量使火焰能燒到上升煙道出口并且使天然氣盡量不完全燃燒。根據每次爐內點檢時上升煙道出口粘接狀況調整天然氣量,從2009年6月最后一次爆破以來,吹煉爐上升煙道出口粘接一直控制很好,一般情況是粘接長到一定程度后提高天然氣量,粘接物就會以大塊的形式掉落在鍋爐灰斗。

4 兩種控制方法的比較

根據前面所描述,局部過熱法較爆破法消除上升煙道粘接優點明顯,主要體現在以下幾個方面:

(1)不需要長時間停爐,一些小的操作只需在爐內點檢時短時間停爐就可完成,大大提高了“雙閃”作業率。現在兩爐作業率都在90%以上,最高時分別達到了98%、95%左右。

(2)大大降低了勞動強度。首先是爆破本身,炮眼深淺燒的要合適,深了大塊太大容易把鍋爐砸壞;淺了炸不開。其次是清理大塊,放炮后產生的大塊形狀、大小基本上是人力無法控制的,有時候在灰斗上面產生的巨型塊不得不再次進行放炮,這也意味著增加了損壞鍋爐爐管的可能性。

(3)消除了鍋爐爐管被砸壞的可能。用局部過熱法將上升煙道粘接過熱熔化后自然脫落一般不會產生巨型塊,至今未發生過自然掉大塊砸壞爐管的事故。

當然局部過熱法要燃燒大量的燃料,本身意味著大量能量的消耗,但由于“雙閃”作業的特殊性,單臺爐子停爐時,制氧、動力等好多設備還要繼續運轉,這也意味著有這些電能白白浪費,另外,“雙閃”在投料時基本上是“自熱”[6]反應,幾乎不需要補充熱量,而停爐時要消耗大量天然氣進行保溫。綜合而言,局部過熱法目前最適合控制“雙閃”爐上升煙道出口粘接的。

5 結束語

以上是筆者對處理“雙閃”上升煙道出口粘接一點實踐總結,另外在實際生產中也遇到過煙氣路線和煙氣流速發生改變對消除粘接也有較好的效果,希望能夠給各位同行起到借鑒作用。

[1] 南昌有色冶金設計研究院主編.陽谷祥光銅業有限公司年產40萬噸陰極銅(一期20萬噸)工程初步設計(第一卷)[M].南昌:南昌有色冶金設計研究院,2005.

[2] 周松林.祥光“雙閃”銅冶煉工藝及生產實踐[J].有色金屬(冶煉部分);2009,(2).

[3] 傅崇說主編.有色冶金原理(第2版)[M].冶金工業出版社.

[4] 昂正同.閃速爐處理高Pb、Zn、As精礦的探討[J].北京:有色金屬(冶煉部分),2005,(1).

[5] 唐信來,雷玲,孫向陽.高溫閃速爐爐結爆破拆除[J].武漢:爆破,2008.

[6] 黃其興.智利特尼恩特爐銅熔煉技術的改進[C].中國首屆熔池熔煉技術及裝備專題研討會論文集,2007

Adhesion Control Practice Of Xiangguang"Double Flash"Up-shaftOutlet

DONG Guang-gang

(Yanggu Xiangguang Copper Co.,Ltd,Yanggu,Shandong,China 252327)

The adhesion on up-shaft outlet of Flash Furnace is a common problem faced by Flash Furnace industry.Xiangguang adopts"double-flash"technology,so its up-shaftoutlet structure is different from other domestic Flash Furnaces.In especial,there is no domestic precedent for adhesion controlon up-shaftoutletof flash converting furnace.Initially,we used blastingmethod to control it.But its shortcomings had a strong impacton furnace operating rate.Then,we tested localoverheating gradually by adjusting natural gas amount or fillingpowdered coal to remove adhesion.Testsmade inmore than one year have proved that localoverheating is the bestway to solve this problem and highly improves operating rate of double flash furnaces.

adhesion on uptake off-gas exit;blast;local overheating

TF066.3

B

1009-3842(2010)04-0041-03

2010-09-20

董廣剛(1982-),男,漢族,山東省東阿縣人,本科,主要從事閃速爐生產管理和技術工作,E-mail:dongguanggang@sina.com